JPS6139600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、伝熱効率を向上せしめ結果として熱
交換効率を向上せしめた蓄熱室又は蓄熱室の一部
の構築方法に関するものである。

現在、蓄熱煉瓦としても或は蓄熱室の構築方法
としても種々の形が実施されているが、特に近年
省エネルギー化の重要性から伝熱効率の高い蓄熱
煉瓦が求められている。

その一つが特開昭48−15908号公報に提案され
ている。そこには、熱溶融鋳造耐火物からつくら
れた断面からみて充分の拡がりをもつた四ツ又の
十字型素材が示され、十字型部の厚みが50mm以下
でも充分な熱容量と熱効率をもつた蓄熱室を小型
化できる蓄熱煉瓦が提案され、これはそれなりに
効果のあるものである。

しかしながら、この蓄熱煉瓦は、気体の流れ方
向（通常上下方向）からみれば、その形状から考
えた伝熱効率は充分ではない。

これに対し、蓄熱煉瓦の伝熱効率を向上せしめ
るために、蓄熱煉瓦の表面を波状に成形したり、
気体流路内に小片や介在物を配置し、気体流を撹
拌したり、強制的に流体に渦流を起させるような
工夫を施こした蓄熱方法も知られているが、単に
気体の流れを乱すだけでは流れの末端側や後流で
は、乱流境界層の発達で介在物の効果が半減した
しまつたり、或は気体の通過流路（孔）が小さく
なつて硝子槽窯用の蓄熱室などのようなダストの
多いものでは閉塞を起す恐れもでてくる欠点のあ
ることが分つた。

本発明は、これらの観点から種々研究された結
果としてみい出されたものであり、形状そのもの
からの熱効率も、気体の流れからみた熱効率も充
分で、かつどのような用途の蓄熱室であつてもか
つ気体の通過流路を伝熱面積増大のために縮少し
た配置にしてもダストによる閉塞の心配もない蓄
熱室の構築方法を提案するものである。

即ち、本発明は、気体の流れ方向に直角な平面
に突出する乱流促進部を有する蓄熱煉瓦を、気体
の流れ方向には、該乱流促進部により気体の流れ
が螺旋状になるように積み重ねるとともに、該乱
流促進部は流れ方向において互いに隣接する段が
重なり合うことがないように配置することを要旨
とするものである。

本発明を以下図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の蓄熱室を構築する蓄熱煉瓦の
典型例を示す斜視図であり、煉瓦１は、略十字型
の本体部２と、乱流促進部３とからなつている。
又一例としての大きさは：40、ｍ：120、ｎ：
333（単位mm）である。

ここで乱流促進部３は、十字型本体部２の拡が
り部４の少くとも１つから気体の流れ方向（通常
上下方向）に直角な平面に突出しているものであ
り、気体流通路は、隣り合つた同じ形状の煉瓦の
拡がり部との配置により、適当な通過流路（孔）
５として形成されるものである。

このような乱流促進部を有する蓄熱煉瓦を利用
した本発明構築方法を、その典型的な積み方とし
て示した第２図、第３図を参照して説明する。

第２図は、同じ煉瓦を気体の流れ方向である上
下方向（段）に積み重ねていくに際して上下方向
では位置をずらすことなくそれぞれの段が上がる
につれて90゜向きを回転して積み重ねて蓄熱室を
構築した例を平面からみて模式的に示すものであ
る。

第２図で分る如く、ａは第１段目の第１図に示
す蓄熱煉瓦の配置を示し、乱流促進部３は、煉瓦
１の図面右手に位置しているに対し、同じ上下方
向位置からみてｂで示す第２段目では90゜向きを
変えた図面下方に位置し、ｃで示す３段目ではさ
らに90゜向きを変えた図面左方に位置し、ｄで示
す４段目ではさらに90゜回転した図面上方に位置
するようにそれぞれ煉瓦が積み重ねられている。
（第５段目以後は第１段以後と同じになる。） このように乱流促進部３の位置をそれぞれの段
で変えて設置することにより気体の流れが螺旋的
になるように制御することができ、乱流伝熱効果
を促進するとともに蓄熱室内即ち気体流路５内の
流体滞留時間を長くし、かつ単に乱流促進部を設
けただけでは生じやすい乱流境界層の発達を抑え
て伝熱効率をより向上せしめているのでいるので
ある。

本発明は、このような配置においてさらに乱流
促進部は、流体の流れ方向において互いに隣接す
る段が重なり合うことがないように積み重ねてお
くことが必要であり、第３図にてこれを説明す
る。

第３図は、第１図、第２図における例におい
て、蓄熱煉瓦１で構築した蓄熱室の気体流通路の
一つである５ａの部分を拡大して示したものであ
り、第１段から第４段までにおいてそれぞれの段
の乱流促進部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは平面から
みてそれぞれその先端が流路５ａの中心部まで延
びておらず互いに重なり合うことなく配置されて
いることを示している。

このようにすることにより、流通路には、中心
部をはじめ上下に連続した乱流促進部による柱な
どができないので、流通路としての気体通過孔が
小さくなりすぎることなく気体流通が螺旋状に可
能となるのでダストの多い蓄熱室でも閉塞を起す
恐れはない。

尚、このような配置は、乱流促進部の長さが流
路中心部まで延びてなければ通常可能であるが、
中心部まで延びている乱流促進部をもつ煉瓦を使
つても、隣り合う段において該乱流促進部が重な
り合うことがないように該乱流促進部下方又は上
方の一部を欠除したものを使うとか、２種の蓄熱
煉瓦を併用するとかすることでも可能となる。い
ずれにしろ、蓄熱煉瓦としては、同一形状のもの
でかつなるべく複雑な形状のものでないものがよ
いので乱流促進部の長さは、流通路の中心を越え
ないものが望ましい。

このように、第１図乃至第３図で説明した蓄熱
煉瓦及びその配置で例示される本発明構築方法
は、その煉瓦自体の形状はもとより、煉瓦自体が
特定されてもその配置具合により種々様々の構築
方法が可能なのであり、そのいくつかの例につい
てさらに図面を参照しながら説明する。

第４図は、蓄熱煉瓦そのものはやはり十字型の
本体部２からなるものであるが、乱流促進部３
は、十字型の拡がり部４の間から放射状に２つ突
出している例である。

この蓄熱煉瓦による本発明の構築方法の例は、
第５図に示されており、この例では、蓄熱煉瓦の
位置をａ，ｂ，ｃ，ｄで示す第１段から第４項ま
での各段により少しづつずらして積層するだけで
目的が達成されることが可能であることを示して
いる。そしてこの場合の各乱流促進部の突出程度
は、第６図３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにて示す如
く、気体流路５ａの中心部まで延びておらず互い
に重なり合うことなく配置されているものであ
る。

つぎに第７図乃至第１２図を参照して、本発明
構築方法を容易に達成しうる蓄熱煉瓦のいくつか
について説明する。

第７図は、本体２が十字型であるが、その上下
方向にテーパー部６が形成されているもので、こ
れは一つのみ設けた乱流促進部３に加えて幾分か
の乱流促進による伝熱効果の向上が期待されるも
のである。

第８図は、乱流促進部３を一つの拡がり部の両
側から円錐状として突出せしめた例であり、第９
図乃至第１１図は、本体部２が特殊の形状からな
る例である。即ち、第９図は、Ｌ字型本体部２の
一部から内側に乱流促進部３を突出した例、第１
０図は、〓型本体部２の一部から円柱状の乱流促
進部３を突出せしめた例、第１１図は、Ｆ字型本
体部２の一部から２方向に２つの乱流促進部３を
突出せしめた例である。又、第１２図は、十字型
本体部２の異なる拡がり部から反対方向にそれぞ
れ一つの乱流促進部３を設けた例をそれぞれ示し
ている。

これらの例でみられるように乱流促進体の設置
の仕方としては、第４図、第７図の例の如く斜め
に設ける場合と、第１図、第８図乃至第１２図の
例の如く、直角に設ける場合とに主として大別し
うるが、それぞれ一長一短がある。

即ち、製造上は斜めに設ける煉瓦の方が容易で
あるが、伝熱効率は直角に設ける煉瓦の方がやや
高いこと、一方直角に設ける煉瓦は、乱流促進部
の長さを一般に制限され易いため伝断面積を小さ
くせねばならないことがあるし、圧力損失がやや
高くなるなどである。

本発明は、このように、さらにこれらに限らず
種々の応用が可能なのであるが、それらのなかで
も最も望ましい態様のいくつかについてさらに説
明する。

まず本発明方法は、蓄熱煉瓦としては同一形状
のもの一種類のみを適当に配置することにより可
能であり、このために各々が自立しうることが望
ましく乱流促進部に自立作用をもたせることもで
きるが通常乱流促進部は別として、少くとも２方
向に延長した拡大部を備えた本体部からなる形状
のものが使用される。

また、本発明では各々の蓄熱煉瓦は、同一平面
内では閉鎖された空間部をもたない断面形状から
なるものがよく、これらを組合わせることで気体
流通路を形成するようにできる。

このようにすることにより、気体流通路の大き
さを適宜とれるし、好ましくは縮少することが容
易で伝熱面積増大による効率がよくなるし、さら
には煉瓦自体の熱膨脹によるせり合いを防ぐ目的
での目地代を増やすことが容易でこれは同時に乱
流促進の効果も助長される。

さらにこの目地部を通つて気体がその主流と直
角方向にも流れ、気体の流速分布を均一化すると
共に気体の温度分布も均一化させる。

また、本発明煉瓦は、熱溶融鋳造でつくられた
ものが好ましく使用され、熱溶融鋳造であればそ
の組成を選択することにより自立しうる少くとも
２方向の拡がり部のほかに乱流促進部をもつよう
な異形の煉瓦を容易に製造することができるし、
乱流促進部が本体と一体に連続したものとして得
られるので煉瓦自体の蓄熱及び伝熱効率の向上ば
かりでなく強度の大きなものとして使用できるも
のである。

このように、本発明は、伝熱効果を促進し、熱
交換効率を向上せしめるとともにガラス槽窯など
のダストの多い用途においてもこれらの効果を有
効にもたらすばかりか面積を広くとらないコンパ
クトな蓄熱室配置としてもダストによる閉塞の恐
れもないなど好ましい蓄熱室を構築しうるもので
あり、省エネルギー化の今日その工業的価値は多
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用される蓄熱煉瓦の典型
例を示す斜視的説明図、第２図は、第１図の煉瓦
を使用した場合の構築方法の一例を示す説明図、
第３図は、第２図における気体流通路の状態を示
す平面からみた説明図、第４図は、本発明に使用
される蓄熱煉瓦の他の典型例を示す斜視的説明
図、第５図は、第４図の煉瓦を使用した場合の構
築方法の一例を示す説明図、第６図は、第５図に
おける気体流通路の状態を示す平面からみた説明
図、第７図乃至第１２図は、本発明に使用される
他の蓄熱煉瓦のいくつかを示す斜視的説明図をそ
れぞれ示す。 図面にて、１は煉瓦、２は煉瓦の本体部、３は
煉瓦の乱流促進部、４は本体部の拡がり部、５は
気体流通路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気体の流れ方向に直角な平面に突出する乱流
   促進部を有する蓄熱煉瓦を、気体の流れ方向に
   は、該乱流促進部により気体の流れが螺旋状にな
   るように積み重ねるとともに、該乱流促進部は流
   れ方向において互いに重なり合うことがないよう
   に配置することを特徴とする蓄熱室の構築方法。 ２ 乱流促進部を有する同一形状の蓄熱煉瓦を用
   いて蓄熱室を構築する特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３ 各々の蓄熱煉瓦は、同一平面内で閉鎖された
   空間部をもたない横断面形状からなるものである
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の蓄熱室の
   構築方法。 ４ 蓄熱煉瓦は、熱溶融鋳造煉瓦であり、乱流促
   進部が本体と一体になつているものである特許請
   求の範囲第１項乃至第３項いずれか記載の蓄熱室
   の構築方法。